Японцы добились успеха в коррекции ошибок на кремниевых кубитах — это приблизит эпоху квантовых вычислений

Кремниевые кубиты менее популярны, чем сверхпроводящие кубиты и кубиты на ионных ловушках, для которых создано множество алгоритмов с более-менее успешной реализацией коррекции ошибок. Тем не менее, прорыв вероятен именно в сфере кремниевых квантовых процессоров — их заметно проще выпускать на имеющейся технологической базе. Другое дело, что алгоритмы коррекции на кремниевых кубитах далеки от совершенства.

Алюминиевые затворы (пурпурные и зелёные) под электронным микроскопом. Источник изображения: RIKEN

О прорыве в разработке решений для успешной коррекции ошибок на кремниевых спиновых кубитах сообщили японские учёные из центра Riken Center for Emergent Matter Science. Год назад команда центра создала трёхкубитовую кремниевую схему, с помощью которой показала возможность запутать все три кубита вместе. Исследователи пошли дальше и представили на базе этой разработки полностью управляемую трёхкубитную логическую схему.

Учёные представили своего рода квантовый логический элемент — полупроводниковый чип в виде трёхвходовых квантовых ворот типа Тоффоли (Toffoli) с тремя же выходами (вентиль НЕ с двойным управлением). В опубликованной в журнале Nature статье учёные доказали, что предложенная схема полностью управляется и способна исправлять ошибки в процессе вычислений. По словам авторов, это самая большая в мире кремниевая квантовая схема с коррекцией ошибок. Ранее компания Intel могла похвастаться работой двухкубитовых квантовых кремниевых процессоров, которые выполняли условно любые алгоритмы и исправляли ошибки.

Реализация на трёх кремниевых кубитах ворот типа Тоффоли. Источник изображения: Nature

По словам Сейго Таруча (Seigo Tarucha), руководителя исследовательской группы, «нашим следующим шагом будет масштабирование системы, для чего было бы неплохо сотрудничать с группами полупроводниковой промышленности, способными производить квантовые устройства на основе кремния в больших масштабах».